JP2005116383A

JP2005116383A - バックライト装置および表示装置

Info

Publication number: JP2005116383A
Application number: JP2003350424A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ishizuka; 真一石塚
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2005-04-28
Also published as: EP1522988A2; CN1605911A; EP1522988A3; US20050105284A1

Abstract

【課題】低消費電力を実現し得ること。
【解決手段】バックライトユニット３０は、供給される駆動信号に応じて面状に発光する面発光体２０と、面発光体２０に駆動信号を供給する発光制御部３１とを備える。面発光体２０は、面状発光層と、前記面状発光層を挟む第１の電極層２２Ａ，２２Ｂおよび第２の電極層２６とを有し、表示パネルの背面に配置される。発光制御部３１は、第１および第２の電極層２２Ａ，２２Ｂ、２６に駆動信号を供給して面発光体２０を発光させることができる。第１の電極層は複数の電極片２２Ａ，２２Ｂに分割されており、発光制御部３１は、複数の電極片毎に個別に駆動信号を供給する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶ディスプレイなどの表示装置およびこの表示装置に搭載されるバックライトなどに関する。

一般に、透過型或いは半透過型の液晶ディスプレイは、図１に示されるように、液晶分子を封入した液晶パネル１を背面から照らすバックライト３を内蔵している。透過型液晶ディスプレイは、バックライト３から発せられ液晶パネル１を透過した光を視認させるものであり、半透過型液晶ディスプレイは、暗い場所ではバックライト３を使用し、明るい場所ではバックライト３を使用せずに自然光などの外光を液晶パネル１で反射させて視認させるものである。液晶ディスプレイ用のバックライトとしては、冷陰極線管，ＬＥＤ（発光ダイオード），無機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）および有機ＥＬなどが提案されている。

従来の透過型或いは半透過型の液晶ディスプレイは、バックライト３を使用する透過モードのとき、表示内容に関わりなくバックライト３を全面発光させるため電力を浪費するという問題があった。たとえば、図１を参照すると、文字「ＡＡ」を黒色表示し、上部領域２ａと下部領域２ｄを黒色表示するとき、バックライト３は常時全面発光しており、それら２文字に対応する領域２ｂ，２ｃと上部領域２ａと下部領域２ｄとにおける液晶層がバックライト３の光を遮断する。

特開２０００−１０１１９５号公報には、携帯電話機に搭載するバックライトが常時全面発光することを避けるべく、バックライトを複数に分割してそれぞれ独立に制御する構成が開示されている。しかしながら、この公報記載の構成では、携帯電話機は独立構成のバックライトを複数個搭載しなければならないため、その回路規模は大きく、製造コストを減らすことが難しい。
特開２００２−１０１１９５号公報

上述した問題などに鑑みて本発明の目的は、低消費電力を実現し得るバックライト装置並びにこれを搭載した表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載される発明は、各々が印加される駆動電圧の大きさに応じて変化する光透過率を有してマトリクス状に配設された複数の表示セルからなる表示パネルの背面に光を照射するバックライト装置であって、面状発光層と前記面状発光層を挟む第１および第２の電極層とからなり前記表示パネルの背面に配置される面発光体と、前記第１および第２の電極層に駆動信号を供給して前記面発光体を発光せしめる発光制御部と、からなり、前記第１および第２の電極層の少なくとも一方が複数の電極片に分割されており、前記発光制御部は、前記複数の電極片毎に個別に前記駆動信号を供給する、ことを特徴としている。

請求項９に記載される表示装置は、各々が供給される駆動電圧の大きさに応じて変化する光透過率を有してマトリクス状に配設された複数の表示セルからなる表示パネルと、供給される画像信号から前記駆動電圧を生成して前記表示セルに供給する周辺駆動回路と、前記表示パネルの背面に光を照射する請求項１から請求項８のうちのいずれか１項に記載のバックライト装置と、を備えることを特徴としている。

以下、本発明に係る種々の実施例について説明する。

図２は、本実施例に係るアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置１０の構成を概略的に示すブロック図である。この液晶表示装置１０は、表示パネル１１と共通電極１２とを備えるとともに、表示制御部１３、電源回路１４、コモン交流回路１５、データ駆動回路１６および走査駆動回路１７からなる周辺駆動回路を備えている。液晶表示装置１０はさらに表示パネル１１を背面から照射するバックライトユニット３０を備える。

前記表示パネル１１を構成する基板上には、データ駆動回路１６に接続されているＮ本（Ｎは２以上の整数）のデータ電極Ｄ₁，Ｄ₂，…，Ｄ_Nと、走査駆動回路１７に接続されているＭ本（Ｍは２以上の整数）の走査電極Ｓ₁，Ｓ₂，…，Ｓ_Mとが間隙をもって交差するように形成されている。またデータ電極Ｄ₁〜Ｄ_Nと走査電極Ｓ₁〜Ｓ_Mとの交差点には、それぞれ、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子を有するＮ×Ｍ個の表示セルＣ_1,1、Ｃ_1,2、…、Ｃ_1,N、…、Ｃ_M,Nが形成されている。表示セルＣ_1,1〜Ｃ_M,Nは、それぞれ、２枚のガラス基板の間に封入された強誘電性液晶分子を含む。

なお、前記表示セルＣ_1,1〜Ｃ_M,Nの各々が１画素を構成してもよいし、或いは、カラー表示または面積階調などを行う場合には表示セルＣ_1,1〜Ｃ_M,Nのうちの複数個を１画素として構成してもよい。

この液晶表示装置１０の動作の概略は以下の通りである。表示制御部１３には、同期信号，クロック信号および画像信号からなる入力信号ＩＤが入力する。表示制御部１３は、画像信号を一時的に蓄積して所定フォーマットのデータ信号ＤＤに変換した後にデータ駆動回路１６に供給する。表示制御部１３はさらに、同期信号およびクロック信号から制御信号ＣＴＬ１，ＣＴＬ２およびＣＴＬ３を生成し、それぞれデータ駆動回路１６、走査駆動回路１７およびバックライトユニット３０に供給する。一方、電源回路１４は、外部から供給される電源電圧ＳＩに基づいて駆動電圧Ｖ１，Ｖ２およびＶ３を生成し、それぞれデータ駆動回路１６，走査駆動回路１７およびコモン交流回路１５に供給する。コモン交流回路１５は、電源回路１４から供給された駆動電圧Ｖ３からコモン電圧を生成し、共通電極１２に供給する。

前記走査駆動回路１７は、表示制御部１３から入力する制御信号ＣＴＬ２に基づいて走査電極Ｓ₁〜Ｓ_Nに順次パルス電圧を印加していく。これにより、走査電極Ｓ₁〜Ｓ_Nと結線するＴＦＴ素子のスイッチがライン単位で順次オンする。データ駆動回路１６は、駆動電圧Ｖ１，制御信号ＣＴＬ１およびデータ信号ＤＤを用いて出力電圧を生成し、データ電極Ｄ₁〜Ｄ_Nに供給する。これにより、オン状態のＴＦＴ素子を通して表示セルのキャパシタに前記出力電圧が印加され、当該キャパシタに電荷が蓄積されて表示セル中の液晶層への印加電圧を形成する。液晶層中の液晶分子の配向状態はこの印加電圧に応じて変化し、表示セルＣ_1,1〜Ｃ_M,Nの光透過率を決めることとなる。

次に、バックライトユニット（バックライト装置）３０の構成について説明する。このバックライトユニット３０は、図３に示す断面構造を有するＥＬパネル（面発光体）２０を備えている。ＥＬパネル２０は、基板２１上に形成されたＩＴＯ（酸化インジウム錫）などの透明電極層（陽極）２２と、金属電極層（陰極）２６とを対向配置し、両電極層２２，２６の間に発光層２４を設けることで構成されている。発光層２４は有機ＥＬ材料で構成されており、供給される駆動信号により陰極２６から注入される電子と陽極２２から注入されるホールとが発光層２４で再結合することでフォトンが発生する。陰極２６と陽極２２との間に発光閾値電圧以上の電位差を与えることで、或いは、陽極２２から電流を注入することで発光層２４を面状に発光させることが可能である。なお、本実施例では、発光層２４は有機ＥＬ材料で構成されるが、本発明ではこの限りでは無く、発光層２４が無機ＥＬ材料やＬＥＤで構成されてもよい。

図４は、本発明の実施例に係るバックライトユニット３０の構成を概略的に示す図である。図４では、説明の便宜上、ＥＬパネル２０のうち陽極２２および陰極２６のみを示した。このバックライトユニット３０は、陽極２２（２２Ａ，２２Ｂ）および陰極２６を含むＥＬパネル２０と、発光制御部３１と、スイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３とを備える。陽極２２のみが第１電極片２２Ａと第２電極片２２Ｂとに分割されており、第１電極片２２Ａは、表示パネル１１（図２）の上半分の画素領域に対応する面積を有し、第２電極片２２Ｂは、表示パネル１１の下半分の画素領域に対応する面積を有している。陽極２２（２２Ａ，２２Ｂ）と陰極２６との間に形成されている発光層２４（図３）は連続的に分布しており、陽極２２のように分割されていない。

前記発光制御部３１は、第１電極片２２Ａおよび第２電極片２２Ｂに個別に駆動信号を供給することができる。具体的には、第１電極片２２Ａはスイッチ回路ＳＷ１の端子ａ１と接続され、第２電極片２２Ｂはスイッチ回路ＳＷ２の端子ｂ１と接続されている。スイッチ回路ＳＷ１の他方の端子ａ２は駆動電源３２と接続されており、スイッチ回路ＳＷ１は、発光制御部３１から供給される切換制御信号Ｃ１に応じて、第１電極片２２Ａと駆動電源３２との間を電気的に接続または遮断する。また、スイッチ回路ＳＷ２の端子ｂ２は駆動電源３３と接続されており、スイッチ回路ＳＷ２は発光制御部３１から供給される切換制御信号Ｃ２に応じて、第２電極片２２Ｂと駆動電源３３との間を電気的に接続または遮断する。なお、陰極２６はスイッチ回路ＳＷ３の端子ｃ１と接続されている。スイッチ回路ＳＷ３の他方の端子ｃ２は接地しており、スイッチ回路ＳＷ３は発光制御部３１から供給される切換制御信号Ｃ３に応じて、陰極２６を接地または絶縁する。

前記バックライトユニット３０は、ＥＬパネル２０を分ける二つの発光領域を有するため、発光領域間に境界線（断絶線）が形成されてしまう。この境界線が表示セルと重なり画質を低下させる事態を避けるべく、図５に示すように、第１電極片２２Ａと第２電極片２２Ｂとの間の境界線２７が表示セルＣ_m-1,n、Ｃ_m-1,n+1、…間の境界と一致することが好ましい。

また、前記境界線２７の形成を確実に避けるには、第１電極片２２Ａおよび第２電極片２２Ｂの互いに対向する端部同士を間隙をもってオーバーラップさせてもよい。さらに前記境界線２７による影響を軽減すべく、ＥＬパネル２０と表示パネル１１との間に光拡散層を介在させてもよい。

以上の構成を有するバックライトユニット３０では、発光制御部３１は、表示制御部１３から入力する制御信号ＣＴＬ３に基づいて、表示パネル１１の黒表示領域を除く領域に対応する電極片のみに駆動信号を供給する。たとえば、表示パネル１１の下半分の画素領域を発光させるとき、発光制御部３１は、スイッチ回路ＳＷ３のスイッチを閉じ、スイッチ回路ＳＷ１のスイッチを開け、スイッチ回路ＳＷ２のスイッチを閉じることで下半分の画素領域に対応する第２電極片２２Ｂのみに駆動信号を与えて、ＥＬパネル２０の下方領域のみを発光させる。表示パネル１１の上半分の画素領域を発光させるときは、スイッチ回路ＳＷ３のスイッチを閉じ、スイッチ回路ＳＷ１のスイッチを閉じ、スイッチ回路ＳＷ２のスイッチを開けることで、上半分の画素領域に対応する第１電極片２２Ａのみに駆動信号を与えて、ＥＬパネル２０の上方領域のみを発光させる。そして、表示パネル１１の画素領域全体が黒色表示されるときには、発光制御部３１は、スイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２のスイッチを開けることで、第１および第２電極片２２Ａ，２２Ｂに駆動信号を与えずにＥＬパネル２０の全面を消灯させる。

なお、第１電極片２２Ａと第２電極片２２Ｂと陰極２６に駆動信号を与える方法は、図４に示した方法に限られない。他の方法としては、たとえば、表示パネル１１の上半分および下半分のうちいずれかの表示領域（画素領域）を黒色表示させるときには、当該表示領域に対応する電極片に接続されているスイッチ回路のスイッチを開けて当該電極片に駆動信号を与えないことで当該表示領域を消灯させる代わりに、当該電極片にＥＬ素子の発光閾値電圧よりも低い電圧を印加してもよい。また、表示パネル１１の表示領域全体を黒色表示させるときには、スイッチ回路ＳＷ３のスイッチを開ける代わりに、陰極２６に印加する電圧を、陽極２２に印加する駆動信号電圧（Ｖ_D）と発光閾値電圧（Ｖ_LS）との差（Ｖ_D−Ｖ_LS）よりも高いレベルに設定してもよい。さらには、スイッチ回路ＳＷ３を省略して陰極２６を常時接地する構成を採用することもできる。陽極２２を分割する代わりに陰極２６を分割しても同様の効果を得ることが可能である。

以上に説明した通り、上記実施例に係るバックライトユニット３０では、陰極２６および陽極２２の一方が２個の電極片２２Ａ，２２Ｂに分割されており、発光制御部３１は、電極片２２Ａ，２２Ｂに供給する駆動信号を個別に制御できるため、表示パネル１１の黒表示領域に対応するＥＬパネル２０の領域を消灯させ、表示パネル１１の明表示領域に対応するＥＬパネル２０の領域を発光させることができる。したがって、従来と比べてバックライトユニット３０の消費電力量の大幅な低減が可能となる。加えて、表示パネル１１の黒表示領域にはバックライトユニット３０から光が照射されないため、コントラスト比が向上する。さらに、表示装置に独立構成のバックライトを複数個組み込む必要がないため、製造コストの上昇を抑制しつつ低消費電力化を達成することが可能である。

次に、図４に示した実施例の変形例を図６および図７に示す。図６および図７に示した変形例の構成は、陽極２２の分割方法を除いて図４に示した実施例の構成と同一である。図４に示した例では、陽極２２が上下に２分割されているのに対し、図６に示す例では、陽極２２が左右に第１電極片２２Ａと第２電極片２２Ｂとに２分割されている。図４に示した例は、横方向の文章を表示する場合などに適した分割方法を示し、図６に示した例は、縦方向の文章を表示する場合などに適した分割方法を示している。また図７に示す変形例では、陽極２２は、左上部領域の第１電極片２２Ａと当該左上部領域を除く領域の第２電極片２２Ｂとに分割されている。

他の実施例として、図８に示すバックライトユニット３０も挙げられる。図８に示すバックライトユニット３０では、陽極２２が第１電極片２２Ａと第２電極片２２Ｂとに２分割され、且つ陰極２６も第１電極片２６Ａと第２電極片２６Ｂとに２分割されている。

発光制御部３１は、電極片２２Ａ，２２Ｂ，２６Ａ，２６Ｂにそれぞれ供給する駆動信号を個別に制御することができる。具体的には、陽極２２の電極片２２Ａ，２２Ｂは、それぞれスイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２の一方の端子ａ１，ｂ１と接続されており、スイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２の他方の端子ａ２，ｂ２はそれぞれ駆動電源３２，３３と接続されている。スイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２はそれぞれ発光制御部３１から供給される制御信号Ｃ１，Ｃ２により制御される。また陰極２６の電極片２６Ａ，２６Ｂは、それぞれスイッチ回路ＳＷ３，ＳＷ４の一方の端子ｃ１，ｄ１と接続されており、スイッチ回路ＳＷ３，ＳＷ４の他方の端子ｃ２，ｄ２は共に接地されている。スイッチ回路ＳＷ３，ＳＷ４はそれぞれ発光制御部３１から供給される制御信号Ｃ３，Ｃ４により制御される。

図８に示すバックライトユニット３０によれば、図４に示したバックライトユニット３０と同様に、表示パネル１１の黒表示領域に対応するＥＬパネル２０の領域を消灯させ、表示パネル１１の明表示領域に対応するＥＬパネル２０の領域を発光させられるため、低消費電力化とコントラスト比の向上が可能である。

以上、本発明に係る実施例について説明した。上記実施例では陽極２２の分割数は２であったが、本発明はそれに限るものではなく、各電極片が、少なくとも、表示パネル１１の複数の画素領域に対応する面積を有するのであれば、その分割数は３以上でも構わない。

液晶ディスプレイとバックライトとの関係を説明するための図である。本発明の実施例に係る液晶表示装置の構成を概略的に示すブロック図である。ＥＬパネルの断面構造を概略的に示す図である。本発明の実施例に係るバックライトユニットの構成を概略的に示す図である。２つの電極片間の境界線を模式的に示す図である。図４に示した実施例の変形例に係るバックライトユニットの構成を概略的に示す図である。図４に示した実施例の他の変形例に係るバックライトユニットの構成を概略的に示す図である。本発明の他の実施例に係るバックライトユニットの構成を概略的に示す図である。

符号の説明

１０液晶表示装置
１１表示パネル
１２共通電極
１３表示制御部
１４電源回路
１６データ駆動回路
１７走査駆動回路
２０ＥＬパネル（面発光体）
３０バックライトユニット（バックライト装置）
３１発光制御部

Claims

各々が印加される駆動電圧の大きさに応じて変化する光透過率を有してマトリクス状に配設された複数の表示セルからなる表示パネルの背面に光を照射するバックライト装置であって、
面状発光層と前記面状発光層を挟む第１および第２の電極層とからなり前記表示パネルの背面に配置される面発光体と、
前記第１および第２の電極層に駆動信号を供給して前記面発光体を発光せしめる発光制御部と、からなり、
前記第１および第２の電極層の少なくとも一方が複数の電極片に分割されており、前記発光制御部は、前記複数の電極片毎に個別に前記駆動信号を供給する、
ことを特徴とするバックライト装置。
請求項１記載のバックライト装置であって、前記発光層は連続的に形成されている、バックライト装置。
請求項１または請求項２記載のバックライト装置であって、各前記電極片は、少なくとも、前記表示パネルの複数の画素領域に対応する面積を有する、バックライト装置。
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のバックライト装置であって、前記発光制御部は、前記複数の電極片のうち前記表示パネルの黒表示領域を除く領域に対応する電極片のみに前記駆動信号を供給する、バックライト装置。
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のバックライト装置であって、前記複数の電極片間の境界が前記表示セル間の境界に一致する、バックライト装置。
請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載のバックライト装置であって、前記複数の電極片は前記第１および第２の電極層のうちの一方のみを分割して得られる、バックライト装置。
請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のバックライト装置であって、前記発光層はエレクトロルミネセント材料からなる、バックライト装置。
請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載のバックライト装置であって、前記表示セルは配向した液晶分子を含む、バックライト装置。
各々が供給される駆動電圧の大きさに応じて変化する光透過率を有してマトリクス状に配設された複数の表示セルからなる表示パネルと、
供給される画像信号から前記駆動電圧を生成して前記表示セルに供給する周辺駆動回路と、
前記表示パネルの背面に光を照射する請求項１から請求項８のうちのいずれか１項に記載のバックライト装置と、
を備えることを特徴とする表示装置。